[實用新型]一種回轉軸全閉環高精度動態模擬加載裝置

有效

• 申請號: 201520781602.5
• 申請日: 2015-10-10
• 公開（公告）號: CN205002960U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 胡秋;夏仰球;舒強;汪俊文;王寶瑞;米良;廖正菊;張日升;劉興寶;張慶海
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本實用新型屬于回轉軸模擬加載技術領域，具體涉及一種回轉軸全閉環高精度動態模擬加載裝置。

背景技術

加載裝置廣泛應用于模擬加載試驗、剛度測試等領域，主要包括模擬力加載裝置和模擬扭矩加載裝置。模擬力加載裝置包括流體加載、電機加載、電磁加載、壓電陶瓷加載等。扭矩加載裝置包括電渦流測功機、水力測功機和直流發電機等測功加載裝置以及磁粉制動器。

絲杠、電動機、減速器以及機床主軸等回轉軸的加載試驗是驗證產品性能的主要途徑。回轉軸在工作狀態下受力復雜，僅空載運轉或靜態加載不能模擬回轉軸實際工況下的工作狀況。為模擬實際工作時回轉軸受到的抗力，在試驗中，常采取等效的方法將受力分為等效徑向力、等效軸向力和等效扭矩，并施加在回轉軸接口上。在等效力加載時，由于旋轉軸處于轉動狀態，為實現完全模擬、動態加載，需要在模擬刀具上增加適應運轉的軸承單元，高速加載采用氣體靜壓軸承，重載軸加載采用液體靜壓軸承。這樣就可以比較真實地模擬實際，在實驗室就可以對回轉軸進行試驗測試。

名稱為“一種動態伺服力驅動器”（公告號為CN103837339A）的中國專利提供了一種基于壓縮彈簧和伺服電機的力驅動系統，具有形成大、輸出力范圍寬、動態加載等特點。可應用于數控機床主軸、導軌等功能部件可靠性試驗中載荷譜施加、工況模擬、靜剛度測試等。該發明僅為一種力輸出裝置，不足以滿足模擬被測件工作狀態下的加載試驗。名稱為“立/臥式加工中心可靠性試驗主軸切削抗力模擬加載裝置”（公告號為CN202066690U）的中國專利，基于工程試驗方法的可靠性測試技術和可靠性評價方法，發明了一種加工中心可靠性試驗主軸動態切削抗力模擬加載裝置，其采用氣缸加載，滾動軸承承載，能用于開展一般加工中心可靠性加速試驗，但是不適用于高速/重載主軸模擬加載。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種回轉軸全閉環高精度動態模擬加載裝置，本實用新型能夠滿足模擬被測件工作狀態下的加載試驗，適用于高速/重載主軸模擬加載。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型的回轉軸全閉環高精度動態模擬加載裝置，其特點是，所述的動態模擬加載裝置包括聯軸節、力傳遞裝置、力傳感器、加載力實時采集與控制系統、電動伺服力加載裝置及加載頭。其中，所述的力傳遞裝置含有徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承，電動伺服力加載裝置含有同步帶輪組、伺服電機、預載彈簧、滾珠絲桿。其連接關系是，所述的聯軸節置于力傳遞裝置內的中心軸線上，在聯軸節的外圍固定依次固定連接有徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承。所述的電動伺服力加載裝置橫向中心軸上設置有滾珠絲桿，滾珠絲桿外圍設置有預載彈簧。所述的滾珠絲桿的一端與同步帶輪組的一端連接，同步帶輪組的另一端與伺服電機連接。所述的滾珠絲桿的另一端與力傳感器的一端通過螺紋連接，力傳感器的另一端與加載頭通過螺紋連接。加載頭與力傳遞裝置接觸連接。加載力實時采集與控制系統分別與力傳感器、伺服電機電連接。

所述的聯軸節的中心軸線與滾珠絲桿的中心軸線相交。

所述的聯軸節、力傳遞裝置用球面聯軸節、球面力傳遞裝置替代。

所述的球面力傳遞裝置內底面設置為球面、球面聯軸節下端面設置為球面，球面聯軸節置于球面力傳遞裝置內的中心軸線上，球面力傳遞裝置的內底面與球面聯軸節下端面匹配設置。

所述的加載力實時采集與控制系統中輸入曲線，用于實現加載力的高精度實時輸出。

所述的輸入曲線包括脈沖曲線、正弦曲線、方波曲線中的一種。

本實用新型中的力傳遞裝置通過徑向流體靜壓軸承或軸向流體靜壓軸承或二者組合組成完成純軸向力、純徑向力或者任意角度力傳遞。

當所述的力傳遞裝置的徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承用于高速軸加載時，采用氣體靜壓軸承。

當所述的力傳遞裝置的徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承用于重載軸加載時，采用液體靜壓軸承。

當所述的力傳遞裝置用于任意角度力加載時，采用球面流體靜壓軸承或者徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承組合。

本實用新型中的電動伺服加載裝置，通過伺服電機帶動同步帶輪組、滾珠絲桿，預載彈簧實現加載力輸出。

本實用新型中的加載力實時采集與控制系統中輸入曲線，通過控制系統控制電動伺服力加載裝置按要求輸出相應的加載力，并通過相應的力傳感器實時采集加載力輸出并反饋至控制系統，實現加載力的高精度實時輸出。